Purketaulujen ja turbiinien kiekkojen kuormituksen ominaisuudet ja laskennallinen tila ilmailumoottoreissa

Purketaulujen ja turbiinien kiekkojen kuormituksen ominaisuudet ja laskennallinen tila ilmailumoottoreissa

Vaikka kompressori- ja turbiinirotorien toiminnat ja rakenteet eroavat toisistaan, vahvuuden suhteen molempien pyörrien työskentelyolosuhteet ovat noin samat. Kuitenkin turbiinilevy on korkeammassa lämpötilassa, mikä tarkoittaa, että turbiinilevyn työympäristö on ankarampi.

Ilmoittimen kompressorilevyn tai turbiinilevyn kantamat kuormat ovat seuraavat:

1. Massakeskipisteviipale

Pyörä täytyy kestää rottorin pyörimisen aiheuttama keskipisteviipale sekä itsensä että viipaleidensa vuoksi. Seuraavat nopeusolojen tulisi ottaa huomioon vahvuuslaskennassa:

Vakionopeus voimakkuuslaskennan määritellyssä pisteessä lennonenvelopeissa;

Mallin määrittämä suurin sallittu vakionopeus;

115% ja 122% suurimmasta sallitusta vakionopeudesta.

Liekot, lukkoja, häiriöitä, paitoja, puita ja skrupeja, jotka on asennettu levyyn, sijaitsevat kaikki pyörän levyn reunalla. Yleensä pyörän levyn ulkoraja on käytävän pohjassa. Oletetaan, että nämä kuormat ovat tasaisesti jakautuneet pyörän levyn ulkorajan pinta-alueella, tasainen kuormitus on:

Jossa F on kaikkien ulkoisten kuormien summa, R on pyörän ulkokierroksen säde, ja H on pyörän ulkorajan akselinen leveys.

Kun käytävän pohja on suuntainen pyörän levyn pyöritysakselin kanssa, ulkorajan säde otetaan käytävänpohjan sijainnin säteenä; kun käytävän pohja on radiaalisessa suunnassa pyörän levyn pyöritysakselin kanssa vinoutumisellä, ulkorajan säde otetaan noin edessä ja takana olevien käytävän pohjaradiusteiden keskiarvona.

2. Lämpökuorma

Pyörälevyjen on kestettävä lämpökuorma, joka aiheutuu epätasaisesta lämpötilan noususta. Turbokoneen levyjen lämpökuormaa voidaan yleensä sivuuttaa. Kuitenkin moottorin kokonaispainepiirteiden ja lennonopeuden kasvun myötä turbokoneen ulostuleva virtaus on saavuttanut erittäin korkean lämpötilan. Siksi turbiinilevyjen ennen ja jälkeen turbokoneen lämpökuorma ei aina ole merkitsemätön. Turbiinilevyillä lämpöstressi on keskeisin vaikutuspiirtein centrifugaalivoiman jälkeen. Seuraavat lämpötilakenttätyypit tulisi ottaa huomioon laskennassa:

Vakiotila-lämpötilakenttä jokaisessa lentoenvelopissa määritellyssä vahvuuslaskennassa;

Vakiotila-lämpötilakenttä tyypillisessä lennössä;

Siirtymälämpötilakenttä tyypillisessä lennössä.

Arvioinnissa, jos alkuperäisiä tietoja ei voida täysin tarjota ja mitattua lämpötilaa ei ole käytettävissä, suunniteltavien tilojen ja korkeimman lämmityslataustilan ilmavyöhykkeet voidaan käyttää arviointiin. Lämpötilakentän arviointi levyllä tapahtuu seuraavan empiirisen kaavan avulla:

Kaavassa T on pyydetyn säteen lämpötila, T0 on levyn keskiosaonnan lämpötila, Tb on levyn reunan lämpötila, R on mielivaltainen säde levyllä, ja alaindekset 0 ja b vastaavat keskiosaannosta ja reunasta, vastaavasti.

m=2 vastaa tiili- ja ferrittiaiseen teraan ilman pakottavaa jäähdytystä;

m=4 vastaa nikkelipohjaisesta liitosaineesta pakotetun jäähdytyksen kanssa.

• Korkean paineen puristinlevy

Tasapaino-lämpötilakenttä:

Jos jäähdytysilmavirtaa ei ole, voidaan olettaa, ettei ole lämpötilaeroa;

Kun on jäähdytysilma, Tb voidaan ottaa likimain ilmavirtauksen ulostemperatureksi kanavan jokaisella tasolla + 15 ℃ , ja T0 voidaan ottaa likimain ilmavirtauksen ulostemperatureksi jäähdytysilmavirran poistotasolla + 15 ℃ .

Välittömäinen lämpötilakenttä:

Tb voidaan ottaa likimain kanavan jokaisen tason ilmavirtauksen ulostemperatureksi;

T0 voidaan ottaa likimain 50% pyörän reunan lämpötilasta, kun ei ole jäähdytysilmaa; kun on jäähdytysilma, se voidaan ottaa likimain jäähdytysilmavirran poistotason ulostemperatureksi.

• Turbiiinilevylle

Tasapaino-lämpötilakenttä:

Tb0 on leijon juuren poikkileikkauksen lämpötila; △ T on tenon lämpötilavajaus, joka voidaan ottaa likimain seuraavasti: △ T=50-100 ℃ kun tenoa ei jäähdytetä; △ T=250-300 ℃ kun koura on jähmetty.

Välittömäinen lämpötilakenttä:

Jäähdytysilveillä varustettu levy voidaan approksimoida seuraavasti: väliaikainen lämpötilagradientti = 1,75 × vakion tilan lämpötilagradientti;

Jäähdytysilveitä ei ole varustettu levyn voidaan approksimoida seuraavasti: väliaikainen lämpötilagradientti = 1,3 × vakion tilan lämpötilagradientti.

3. Kaasun voima (akseli- ja ympyrävoima), jonka ilveet ja kaasupaine kuljettavat tuoppien etu- ja takapuolella

• Kaasun voima, jonka ilveet kuljettavat

Purkailveille kohteen yksikkökorkeuden toimiva kaasuvoiman komponentti on:

Aksiaalinen:

Jossa Zm ja Q ovat keskimäärin säde ja läppien lukumäärä; ρ 1m ja ρ 2m ovat ilvotilaen tiheydet syötteen ja ulostulon osissa; C1am ja C2am ovat ilvotilaen aksoinen nopeus keskimäärin säteellä syötteen ja ulostulon osissa; p1m ja p2m ovat ilvotilaen statinen paine keskimäärin säteellä syötteen ja ulostulon osissa.

Ympyräsuunta:

• Turbukiilille

Ilmanvoiman suunta ilmassa eroaa negatiivisen merkin vuoksi näistä kahdesta kaavasta. Kahden vaiheen ajurin (erityisesti kompressorin ajurin) välillä on yleensä jonkinlainen paine. Jos naapurisuhteisten tilojen paineet eroavat, se aiheuttaa paineen eroa kahden kuopan ajurin välillä, △ p=p1-p2. Yleensä △ p vaikuttaa vähän ajurin statiseen voimakkuuteen, erityisesti kun ajurin radalla on aukko, △ p voidaan jättää huomiotta.

4.Gyroskooppinen vääntö syntyy manööveröidessä lentoa

Suurilla halkaisijalla olevilla tuuliliekkilaukkuilla ja -sivuilla on gyroskooppisten momenttien vaikutus laukun taarmakeilaan ja muotoon otettava huomioon.

5.Dynaamiset kuormat, jotka syntyvät liekkien ja laukun värinnysestä

Värinnyksen aiheuttama jännite laukussa yhdistetään statiseen jännitteeseen. Yleisimmät dynaamiset kuormat ovat:

Jaksollinen epäsäännöllinen kaasuvirta liekkeillä. Ravintokannelman ja erillisillä polttotilailloilla aiheutuu epäsäännöllinen virtaus pyörityssuunnassa, mikä tuottaa jaksollisen epätasapainoisen kaasuherättävän voiman liekkeille. Tämän herättävän voiman taajuus on: Hf = ω m. Joiden keskiarvo on ω moottorirotorin nopeus, ja m on tukikannelmien tai polttotilojen lukumäärä.

Jaksollinen epäsäännöllinen kaasupaine laukun pinnalla.

Himo, joka välitetään levylle yhdistetyllä pyörivällä tai muilla osilla. Tämä johtuu pyörän systeemin epätasaisuudesta, mikä aiheuttaa koko koneen tai rotorijärjestelmän värinnet ja siten kulkeutuu myös kytketyn levyn värinnyksi.

Monirotorisen turbiinin sivujen välillä on monimutkaisia häiriövoimia, jotka vaikuttavat levyn ja plaatijärjestelmän värinnyksiin.

Levyn yhdistetty värinne. Levyn reunan yhdistetty värinne liittyy levyn järjestelmän ominaisiin värinneyksityispiirteisiin. Kun levyn järjestelmään kohdistuva himo on lähellä jonkin dynaamisen taajuuden järjestystä, järjestelmä共振 ja tuottaa värinnepaineita.

6.Kokoontuvat ponnistukset levyjen ja pyörän yhteydessä

Tasaisen liitosuhdin levyjen ja pyörän välillä aiheuttaa montaamireunauksen levyllä. Reunauskoon vaikuttavat seuraavat tekijät: tasainen liitosuhde, komponenttien (levyjen ja pyörän) kokoluokka sekä materiaali. Reunaus on myös riippuvainen muiden latausten tilanteesta levyllä. Esimerkiksi keskipisteen avoimen koon kasvu centrifugaalilatauksen ja lämpötilareunausten vuoksi vähentää tasaisen liitosuhteita, mikä johtaa montaamireunausvähennykseen.

Mainittujen voimien joukossa massojen centrifugaalivoimat ja lämpövoimat ovat pääasiallisia. Vahvuuslaskennassa on huomioitava seuraavat pyörivän nopeuden ja lämpötilan yhdistelmät:

Lentoenvelopeissa määritellyt vahvuuslaskennan mittauspisteet ja niiden vastaavat lämpötilakentät;

Tasapaino-tilan lämpötilakenttä suurimmassa lämpökuormituksessa tai suurimmassa lentokulkuun liittyvässä lämpöero, sekä suurin sallittu tasapaino-tilassa oleva toimintanopeus tai vastaava tasapaino-tilan lämpötilakenttä, kun suurin sallittu tasapaino-tilassa oleva toimintanopeus saavutetaan lennossa.

Useimmissa moottoreissa käynnistys on usein huonoin stressitila, joten käynnistyksen aikaisen väliaikaisen lämpötilakentän (kun suurin lämpöero saavutetaan) ja käynnistyksen aikaisen suurimman toimintanopeuden yhdistelmää tulisi ottaa huomioon.